PCB技術 - PCBスタック設計が従うべきルール

通常、ラミネート設計は2つの規則に適合している必要があります。

1.各配線層には隣接する参照層（電源層または接地層）が必要である、

2.隣接する主電源層と接地層は、より大きな結合容量を提供するために最小距離を維持しなければならない。

次に、2つのスラブから8つのスラブへのスタックの例を示します。

1.片面PCBボードと両面PCBボードのスタック

二重板については、層数が少ないため、積層問題は存在しない。EMI放射線の制御は主に配線とレイアウトの面から考慮される。

PCBスタック設計のルールとは

単層板と二層板の電磁互換性の問題はますます際立っている。この現象の主な原因は信号ループ面積が大きすぎて、強い電磁放射を発生するだけでなく、回路が外部干渉に敏感になることである。回路の電磁互換性を高めるために、最も簡単な方法はキー信号のループ面積を減らすことです。

キー信号：電磁互換性の観点から見ると、キー信号は主に強い放射線を発生する信号と外部に敏感な信号を指す。強い放射線を生成することができる信号は、通常、クロックまたはアドレスのような周期的な信号である。干渉に敏感な信号は、低レベルのアナログ信号である。

単板と二層板は通常、10 KHz以下の低周波シミュレーション設計に用いられる：

1）同一層上の電源トレースは半径方向に配線され、線路の全長が最小化される、

2）電源線とアース線を運転する時、それらは互いに接近すべきである、キー信号線のそばに接地線を置き、できるだけ信号線に近づくようにしてください。このようにして、より小さなループ面積が形成され、外部干渉に対する差動モード放射の感度が低下する。信号線のそばに接地線を加えると、面積が最も小さい回路が形成され、信号電流は他の接地線経路ではなく、この回路を通るに違いない。

3）2層基板であれば、基板の反対側の信号線に沿って信号線の直下に接地線を敷設することができ、1本目の線はできるだけ広くしなければならない。このようにして形成されたループ面積は、回路基板の厚さに信号線を乗じた長さに等しい。

2層と4層の積層

1.SIG-GND（PWR）-PWR（GND）-SIG；2.GND-SIG（PWR）-SIG（PWR）-GND；

上記2つの積層設計について、潜在的な問題は、従来の1.6 mm（62 mil）板厚である。層間隔が非常に大きくなり、インピーダンス制御、層間結合、遮蔽に不利になるだけでなく、特に電源接地面間の大きな間隔は板容量を低下させ、フィルタノイズに不利である。

第1の態様では、基板上により多くのチップがある場合に一般的に適用される。このスキームはより良いSI性能を得ることができますが、EMI性能にはあまりよくありません。主に配線やその他の詳細によって制御されています。主な注意事項：接地層は信号が最も密集している信号層の接続層の上に配置され、放射線の吸収と抑制に有利である、20 H規則を反映するために板面積を増やす。

第2の態様では、通常、基板上のチップ密度が十分に低く、チップの周囲に十分な面積がある場合に使用される（必要な電源銅層を配置する）。この方式では、PCBの外層はすべて接地層であり、中間の2層は信号/電源層である。信号層上の電源は広線配線を採用し、電源電流の経路インピーダンスを低くすることができ、信号マイクロストリップ経路のインピーダンスも低く、内層の信号放射も外層に遮蔽されることができる。EMI制御の観点から見ると、これは現在最も良い4層PCB構造である。

注意：中間の2層の信号と電源の混合層は分離し、配線方向は垂直にして、クロストークを避けるべきである、20 H規則を反映するために板面積を適切に制御しなければならない。配線インピーダンスを制御するには、上のソリューションは配線を非常に注意して配置し、電源と接地の下に銅を敷く必要があります。また、電源または接地層上の銅はできるだけ相互接続して、直流と低周波の接続を確保する必要があります。

3層、6層積層

チップ密度が高く、クロック周波数が高い設計については、6層板の設計を考慮し、スタック方式を提案する：

1.SIG-GND-SIG-PWR-GND-SIG；この方式に対して、この積層方式はより良い信号完全性を得ることができて、信号層は接地層に隣接して、電力層と接地層はペアになって、各トレース層のインピーダンスはすべてもっと良く制御することができて、そして2つの接地層はすべて磁力線をよく吸収することができます。電源と接地層が完全に破損していない場合は、信号層ごとにより良いリターンパスを提供できます。

2.GND-SIG-GND-PWR-SIG-GND；この方式に対して、この方式は素子密度があまり高くない場合にのみ適用され、この積層は上積層と上積層のすべての利点を持っている。接地層は比較的完全で、より良い遮蔽層とすることができる。電力層は、下地層の平面がより完全になるので、主要コンポーネントの表面ではない層に近づく必要があることに注意してください。したがって、EMIパフォーマンスは第1のソリューションより優れています。

まとめ：6層板方式の場合、電源層と接地層の間の距離をできるだけ小さくして、良好な電源と接地結合を得るべきである。しかしながら、板厚は62 milであり、層間隔は減少しているが、主電源と接地層との間の間隔を小さく制御することは容易ではない。第1のシナリオと第2のシナリオを比較すると、第2のシナリオのコストが大幅に増加します。そのため、通常はスタック時に最初のオプションを選択します。設計時には、20 H規則と鏡面層規則に従って設計した。

4層と8層のプレートのスタック

1.電磁吸収差と電源インピーダンスが大きいため、これは良い積層方法ではありません。構造は次のとおりです。

1.Signal 1素子表面、マイクロストリップ配線層

2.Signal 2内部のマイクロストリップ配線層、より良い配線層（X方向）

3.接地

4.Signal 3ストリップ線路経路層、より良い経路層（Y方向）

5.信号4の帯状線路は層によって構成される

6.動力

7.Signal 5内部マイクロストリップ配線層

8.Signal 6マイクロストリップトレース層

2.これは第3のスタック方法のバリエーションです。基準層が追加されているため、EMI性能が向上し、信号層ごとの特性インピーダンスをうまく制御することができます。

1.Signal 1素子表面、マイクロストリップ配線層、良好な配線層

2.地層、比較的に良い電磁波吸収能力を持つ

3.Signal 2リボン配線層、良好な配線層

4.電源層と下面の接地層は良好な電磁吸収5を形成する。ゆかしあげ

6.Signal 3ストリップ線路経路層、良好な経路層

7.電源層、電源インピーダンスが大きい

8.Signal 4マイクロストリップ配線層、良好な配線層

3.多層の地面基準平面を使用しているため、非常に良好な地磁気吸収能力を有する最良の重畳方法。

1.Signal 1素子表面、マイクロストリップ配線層、良好な配線層

2.地層、比較的に良い電磁波吸収能力を持つ

3.Signal 2リボン配線層、良好な配線層

4.電源層と下面の接地層は良好な電磁吸収5を形成する。ゆかしあげ

6.Signal 3ストリップ線路経路層、良好な経路層

7.地層、比較的に良い電磁波吸収能力を持つ

8.Signal 4マイクロストリップ配線層、良好な配線層

PCB設計には、オンボード信号ネットワークの数、デバイス密度、PIN密度、信号周波数、オンボードサイズなど、いくつかの要素に応じて、どのような積層方法を使用しているかが使用されています。これらの要素を総合的に考慮する必要があります。信号ネットワークが多いほど、デバイス密度が高いほど、PIN密度が高いほど、信号周波数が高い場合は、多層基板設計をできるだけ多く使用する必要があります。良好なEMI性能を得るためには、各信号レイヤに独自の参照レイヤがあることを確認することが望ましい。